Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Прохождение невидимых тепловых лучей 

1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

излучения абсолютно черного тела:

..Г=-(е--1Г. (1.9)

где ft и fe - универсальные физические константы [55].

В дальнейшем Дебай [26] показал, что для вывода формулы Планка нет необходимости вводить понятие о резонаторах. К той же формуле можно прийти, следуя методике Джинса, если вместо равномерного распределения внергии по степеням свободы вычислить вероятное распределение в предположении, что энергия данного собственного колебания кратна hv, что эквивалентно гипотезе Планка.

Формула Планка с большой точностью была проверена Рубенсом и Курл-йаумом, измерявшим распределение интенсивности излучения черного тела в температурном интервале между 85 и 1773 К. а также Рубенсом и Михелем, показавшим, что закон Планка оправдывается с точностью до 1% в широкой области инфракрасного спектра [62].

Работами Планка был подведен определенный итог исследованиям в области теплового излучения, проведенным за 100 лет со времени открытия инфракрасных лучей.

С начала XX в. усиливается интерес к применению инфракрасной техники для решения все более возрастающего числа практических проблем. Развивается инфракрасная спектроскопия - этот мощный инструмент исследования взаимодействия излучения с веществом и идентификации различных iXHMH4ecKHX соединений. Разрабатывается прецизионная радиометрия, создаются приборы для радиометрического измерения температур звезд и планет. Патентная литература 1900-1920 гг. содержит многочисленные предложения по созданию инфракрасных приборов обнаружения кораблей, самолетов и людей, а также систем связи и автоматического наведения на цель средств поражения.

Одна из самых ранних инфракрасных систем пассивного типа, использующая термостолбик и гальванометр, описана в статье Гофмана [35]. Аппаратура позволяла обнаруживать человека на расстоянии около 200 м, а самолет- на расстоянии 1600 м. В целом попытки использования средств иифракрас- ой техники в аппаратуре военного назначения успеха не имели.

В период между первой и второй мировыми войнами усилились изыскания новых типов приемников излучения. Основным открытием этого периода является создание таллофида. Этот приемник был изобретен еще в военные годы, но Кейз [22] значительно увеличил его чувствительность путем добавки кислорода.

В 1917 г. Кейз обнаружил, что фогорезисторы, изготовленные из сернистого таллия, обработанного кислородом, чувствительны к инфракрасным лучам; в 1920 г. он создал таллофидный фотоэлемент, предназначенный для работы в ближней инфракрасной области спектра. Таллофидные приемники излучения применялись в системе связи, принятой на вооружение германской армией в 1935 г. Ее существование сохранялось в глубокой тайне до октября 1942 г., когда англичане захватили одну такую систему в районе Эль-Аламей- а. Максимальная дальность действия станции составляла около 8 км.

С 1930 г. начались систематические исследования воздействия теплового злучения на полупроводники. В результате этих исследований в Германии ыли разработаны приемники излучения из сульфида свинца и обнаружено увеличение их чувствительности при охлаждении. Это свойство было использовано при создании фоторезисторов, охлаждаемых твердой углекислотой И жидким воздухом. Под руководством профессора Пражского университета Гуддена была разработана технология изготовления чувствительных слоев Методом напыления в вакууме. Одновременно в^ Дрездене под руководством Герлиха и в Берлине под руководством Е. Кутчерг велись работы над методами химического нанесения чувствительного слоя. В результате этих ра-от в Германии были получены самые чувствительные приемники излучения длинноволновой границей около 4 мкм, сыгравшие важную роль в разра-



ботке многочисленных инфракрасных систем, главным образом военного назначения. Выпуск приемников на основе PbS был доведен в Германии до 4000 в месяц. Следует упомянуть также первый прибор для получения изображения в инфракрасных лучах с использованием метода эвапорографии. Он был изобретен Черни в 1929 г. [24] на основе работ сына Вильяма Гершеля - Джона Гершеля [33].

Наиболее значительной разработкой в тридцатых годах следует считать электронно-оптический преобразователь (ЭОП), первые образцы которого были изготовлены Дж. Холстом и его сотрудниками в 1934 г. Зворыкин и Мортон [72], используя для фотоэмиссионного слоя медь-цезий-окись и применяя последние достижения электронной оптики, разработали более совершенный образец ЭОП. В 1939-1942 гг. иа базе этих приборов в США была создана аппаратура для вождения танков в ночных условиях, а также оптические прицелы (снуперскопы и снайперскопы), широко применявшиеся на тихоокеанском театре военных действий. Снайперскопы, установленные на карабины 30-го калибра, обеспечивали прицельную стрельбу на расстоянии 50...60 м.

В 1946 г. появились новые преобразователи инфракрасного излучения в видимое изображение, названные метаскопами [13]. В них использовалось стимулированное излучение видимого света от слоев фосфора, предварительно возбужденных инфракрасным илн ультрафиолетовым излучением. По сравнению с ЭОП метаскопы оказались более простыми по конструкции, менее дорогостояш,ими, но более хрупкими и менее чувствительными.

Британский флот уже в 1941 г. применял на средиземноморском театре военных действий приборы ночного видения на основе электронно-оптических преобразователей изображения. С их помощью катера, возвращавшиеся после атаки, находили по сигнальным огням корабль-базу. ВВС начали использовать аналогичные приборы для опознавания своих самолетов начиная с 1942 г.

В немецкой армии ЭОП применялись в трех видах инфракрасной аппаратуры: приборах для вождения танков в ночных условиях, ночных срелко-вых прицелах и системах опознавания самолетов. Аппаратура первого вида позволяла продвигаться в условиях затемнения с обычной дневной скоростью. Освещение создавалось 100...200-ваттными лампами-фарами, закрытыми инфракрасным фильтром. При этом дорога была ясно видна на 90 м, а большие препятствия - на 80 м. Стрелковый прицел имел эффективную дальность действия до 90 м и применялся на советско-германском фронте.

Разработанные в этот период приборы наблюдения с флиннофокусным (250 мм) объективом позволяли различать объекты с температурой 200° С н выше и обнаруживать выхлопы самолетов на расстояниях до 32 км. Приборы обнаружения с диаметром зеркального объектива 600 мм имели дальности действия по танкам 7 км и по кораблям 20 км.

В военные годы был получен кристалл KRS-5 ( Krista]]e aus dem Schmelz-fluss ), прозрачный в длинноволновом диапазоне инфракрасного спектра, к открыты два новых типа приемника излучения. Один из них представлял кодификацию простого газового термометра и вошел в историю под названием пневматического инфракрасного приемника Голея [13]. Приемники этого типа использовались в экспериментальных установках и в военной технике применения не нашли.

В 1942 г. под руководством Андрюса [13] были разработаны сверхпроводящие болометры^ на основе тантала, охлаждаемого жидким гелием. В дальнейшем эти болометры были усовершенствованы благодаря использованию в качестве чувствительного элемента нитрида ниобия [13]. Впервые болометры начали использовать в инфракрасной аппаратуре обнаружения кораблей и летательных аппаратов в середине 20-х годов. Корпусом связи армии США были разработаны активные системы обнаружения с болометром, однако оки оказались не перспективными из-за отсутствия источников излучения высокой мощности. И только в 1935 г. была создана пассивная система, позволявшая обнаруживать крупные суда на расстоянии до 20...25 км.



Из английских разработок с болометрами можно отметить обзорную систему с объективом, имевшим диаметр входного зрачка 110 мм. Система был опробована в воздухе в 1937 г. и обеспечивала дальность обнаружения самолетов около 500 м. Возможно, это был первый случай, когда самолет был обнаружен в полете с другого самолета с помошью инфракрасной аппарату-

Вторая мировая война убедительно продемонстрировала эффективность применения инфракрасных приборов. Фактически все ведущие мировые державы использовали в военном деле инфракрасную аппаратуру. По мнению-известного специалиста в области инфракрасной техники Р. Хадсона, к концу войны и в послевоенный период Советский Союз вышел на передовые рубежи-в мире в области разработки инфракрасных систем [13].

Об огромном объеме работ в области инфракрасной техники в период 1935-1950 гг. свидетельствует изданная в Англии библиография (5500 наименований), вышедшая в 1954 г. Вторая часть библиографии, подготовленная к изданию в 1957 г., насчитывала 1600 наименований, включавших многие работы военного характера, рассекреченные к этому времени.

Несмотря на ограниченное применение инфракрасной техники во время второй мировой войны, военные разработки стимулировали в послевоенный период развитие приемников излучения, создание новых оптических материалов, прозрачных в инфракрасной области спектра, а также разработку самой различной аппаратуры для промышленности, транспорта, науки и медицины. Область применения инфракрасной техники настолько расширилась, что среди большого числа имен ученых, работавших в этой области, имена первооткрывателей оказались недостаточно известны. Любая попытка-восполнить этот пробел обязательно окажется неполной и в некоторых отношениях несвоевременной.

Наиболее обширной областью применения инфракрасной техники является спектроскопия. Уже к 1944 г. обзор по промышленному использованию инфракрасной спектроскопии насчитывал описание свыше 350 спектро& поглощения и библиографию с 2700 наименованиями.

Развитие современной техники фотографирования в инфракрасных лучах стало возможным благодаря разработке специальных сенсибилизирующих красителей. Уже в 1930 г. благодаря открытию неоцианита удалось получить фотографию солнечного спектра до длин волн около 1,16 мкм. В период 1931-1935 гг. были разработаны другие красители, позволившие расширить этот диапазон до 1,35 мкм.

В течение многих лет инфракрасная техника используется астрофизиками для получения информации о солнце, планетах и звездах. С помощью' инфракрасной аппаратуры были открыты новые звезды, изучена атмосфера планет, установлево наличие большого количества углекислого газа в атмосфере Венеры и метана в атмосфере Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Большая заслуга в этом принадлежит советским ученым, которые, применив многокаскадные ЭОП в астрономии, впервые показали возможность снижения на несколько порядков величины экспозиции при фотографировании слабых звезд [4].

Благодаря использованию многокаскадных ЭОП удалось сфотографировать ряд туманностей в монохроматическом свете линий водорода и сделать важные выводы о структуре этих туманностей. Другим примером удачного использования ЭОП в научных исследованиях является разработка высокоскоростной лупы времени для исследования плазмы с временным разрешением порядка 10 с. С помощью усилителей яркости удается в несколько тысяч-раз повысить яркость рентгеновского изображения при сохранении достаточ-ои его четкости, благодаря чему значительно улучшаются условия работы и * десятки раз снижается доза облучения пациента, cvm РРРзсиьш установки широко используют в системах отопления, объя Р'товления пищи. Уже в 1938 г. фирма Форд Мотор Компани зова создании установки для сушки краски на автомобилях с исполь-медип инфракрасных излучателей. Применение инфракрасной техники в

Цине и биологии позволило разработать приборы для изучения адапта-



1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95